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三层协议,提供互通 - 协议栈对Internet的价值
发表于 2019-02-04 11:14:24
译者注:

人们非常喜欢比较互联网和区块链,也许是密码朋克运动和互联网早期开放自由的精神一脉相承,也许是加密货币的迅速崛起和互联网初期泡沫在投资趋势相似,也许是区块链有希望在互联网的技术架构做出新的延展和突破。

这篇文章把Interleger和IP这两种协议进行了架构层面的类比,本文作者Evan Schwartz是Ripple的工程师,Interledger的合作发明人。

根据Interledger官网介绍,“Interledger用于在不同种类账本中传递支付,就如同路由器在互联网中的作用,路由相互独立的支付网络之间数据报文。开放架构和最小化协议使得价值网络的互通成为可能,Interleger不属于任何公司,区块链项目或者货币。”

但市场还是把Interleger归为Ripple的自家技术,18年曾有新闻说苹果在Apple Pay中引入Interleger API。但并没有进一步的消息。

在我看来,Interleger和Cosmos,Polkadot作为跨链技术,反而说明了区块链和互联网的非常大的一个不同点,互联网从Day1就是建立在TCP/IP上或者说二者对彼此都是完全原生的,底层的物理网络只是增大了扩展性。而区块链现在还处在众多公链竞争王座的阶段,有可能经历类似IP战胜竞争协议的过程一统江湖,但目前看多链共存应该更有可能。

跨链能力一定需要,但不一定有类似IP的统一地址格式。我更倾向于区块链是叠加在IP网络上很薄的一个价值层协议(应用),并不需要完全的统一,去中心化交易所也许能代替大规模的跨链?

当年有两句非常流行的Sologn很好说明了IP层的价值。

”IP over Everything":IP连接不同的网络即能够屏蔽链路层的复杂性和多样性,把各种物理介质的网络互联互通,在IP层提供统一的互通。兼容并蓄,无所不包。随着IP和互联网的不断发展,早期的竞争协议,IPX,Appletalk,Netbios,甚至ATM,都不得不适配出对IP的链路子层,从而在互联网的互通上实现了全球一统。

“Everything on IP" : 不论是什么样的,多么复杂的应用,由于IP层的存在,理论上只需要基于对端IP地址去构建应用(当然某些对时延,丢包传输质量要求很高的应用还是需要深究),而完全不考虑对于双方节点所在的物理网络之间的差异和复杂。

也许我们要更多地去想区块链/加密货币自己的生长路线,而不是一味去模仿和对比互联网,历史往往只是回望时才能找到规律。

以下是翻译原文
https://medium.com/xpring/layer-3-is-for-interoperability-ca387fa5f7e2

类似LightningPlasma的二层协议技术宣称自己在区块链的可扩展性,互操作性和功能性方面取得了巨大进步”。但是,大多数Layer2项目主要关注可扩展性,偶尔也会提到互通。为什么?这不仅仅是时机或发展阶段的问题。实际上也应该是这样,因为二层协议用于扩展。三层协议用于互通。

扩展和互通是互补的,但是通过不同的协议层可以最好地解决这些问题。为了说明这一点,我将介绍网络分层协议体系结构的目的以及Layer1,2和3的功能。我还将解释分离可扩展和互通的解决方案是如何同时改进两者并铺平了通往价值互联网的道路,其设计理念与互联网本身惊人地类似。

分层协议的目的

人们总是试图将多个单独的问题凝聚成单个复杂且相互依赖的解决方案。在大多数情况下,这是一个坏主意。- RFC 1925:十二个网络真相

互联网是分层协议架构的最佳范例,这种设计方式是互联网增长和实用性的关键因素。互联网不同的功能部分被分成彼此构建的单独协议,而不是被绑定在一个单层系统内。

例如,因特网协议(IP)建立在不同的底层网络技术或“链路层”协议上,例如以太网和WiFi。由于IP被设计为单独的层,因此它不依赖于任何特定的网络技术,并且能够以相同的方式在许多不同类型的有线或无线连接上工作。

互联网的“沙漏”架构:IP抽象了底层网络和构建在其上的应用程序之间的差异

分层协议架构提供了许多重要的好处:

分层是设计互联网或价值互联网等系统的重要工具,但决定哪些特征适合哪些层是最难的部分。太多的层使系统过于复杂,但过多的捆绑会妨碍互操作性和可升级性。

价值互联网的协议栈

Interledger协议栈与互联网协议栈有直接的对应,主要是因为我们发现将功能分解为类似的层有助于解决每个级别的问题。在这里,我将简要介绍每个层来解释它们的作用,并展示将第三层集中在互操作性上的好处。

Interledger Protocol(ILP)连接并抽象出二层协议技术之间的差异

Layer1:分类帐

区块链和其他类型的分类帐就像支撑互联网的物理电缆。数字通信最终通过有线和无线链路实现,这些链路连接各个设备并在它们之间传输数据。同样,分类账是价值互联网的基础,因为它们使两个接受同一资产的人或在同一系统中持有账户进行交易。

与物理电缆一样,分类账和区块链需要在其上构建额外的协议,以便于数据或资金的交换。在区块链的情况下,主要问题是在保证去中心前提下尽可能地扩展事务吞吐量和降低延迟。

分类帐注定会成为性能瓶颈,因为它们在逻辑上是集中的。无论分类账是以中心化还是去中心化的方式维护,它都需要一个统一的,共享的账户和余额状态,以确保资金不会“双花”。更新广泛共享状态总是相对昂贵且缓慢。瓶颈将是分布式账本中的共识速度,或者是集中式分类账中单个机器的性能。提高分类帐可扩展性非常有用,但使用二层协议协议从主分类帐中移除常见和重复事务将更为显著地提高吞吐量并降低延迟。

Layer2:局域网

用于缩放区块链的Layer2解决方案类似于互联网堆栈的链路层协议,例如以太网和WiFi。该层创建双边链路或局域网(LAN)*,允许直接连接的各方或设备通过底层网络进行有效通信。

区块链的Layer2技术旨在通过使用一种程序化托管方式在底层分类账上实现快速,廉价,高吞吐量的交易。此类别包括支付通道通用状态通道等双边技术,以及包括LightningRaiden侧链Plasma等在内的多边解决方案。通过允许成对或较小的账户持有者组进行交易而不需要每次都与主分类账交互,这些中的每一个都能够实现更快,更便宜的交易。

程序化托管

Layer2解决方案的核心机制是一种程序化托管。资产首先被放入主分类账的持有账户,脚本或智能合约中。然后,两个或多方可以通过更新其本地状态来执行许多快速交易以改变托管资产的分配。如果当事人想要关闭他们的分类账关系,他们会将最终状态呈现给主分类账,主分类账检查其有效性并相应地分配托管资产。

重要的是,底层分类帐提供的功能直接决定了Layer2系统可以包含的功能类型,因为分类帐在它们支持的程序化托管类型方面有所不同。

Layer2解决方案必然与某些分类账相关联,因为它们利用底层Layer1系统中的特定功能。

这就是为什么Lightning是用比特币脚本定义的Raiden使用特定的以太坊智能合约,Plasma的实现同样会使用明确指定的智能合约。Lightning或许可以使用比特币(如Litecoin)的特定(SegWit支持)分叉,而Raiden和Plasma可以与使用以太坊虚拟机(EVM)的其他区块链一起使用。但是,如果每个Layer2技术都试图支持具有完全不同功能集的分类账,那么每个Layer2技术会更糟(例如,没有SegWit的Lightning或仅使用比特币脚本实现的Plasma)。这完全没问题!Layer2扩展解决方案可以并且应该利用底层分类帐提供的每种功能。

第1层和第2层之间的紧密连接正是为什么我们需要一个单独的层来实现互操作性。真正的互操作性完全取决于抽象,并且需要最小化协议使用的功能集。互操作层期望从下面的层中获得的功能越少,它可以连接的异构网络就越多。由于第2层解决方案可以并且应该利用特定的第1层功能,因此我们需要一个单独的互操作层,使用尽可能少的分类帐特定功能。

三层协议:互通

三层协议的目的是抽象出不同的Layer1和Layer2技术之间的差异,以连接不同类型的网络。这是互联网上的互联网协议(IP)和价值互联网中的Interledger协议(ILP)的作用。

互联网堆栈的核心协议IP通过网络路由数据包,同时抽象出底层电信技术之间的差异。互联网之所以成功,恰恰是因为它使用了如此简洁的抽象,能够连接所有东西,从电话线(通过拨号)到蜂窝和卫星网络,再到专用光缆 - 甚至是信鸽

IP需要底层网络的唯一功能是发送数据的能力。它不依赖于任何附加功能,甚至不依赖于速度或可靠性。由于其简单的抽象,IP能够创建一个通用的网络网络,如今连接了超过一半的人口。

Layer2网络上的最小抽象

在价值互联网中,ILP打包像IP打包数据一样的价值。它通过网络路由数据包,同时抽象出资产和分类账或Layer2技术之间的差异。与IP一样,ILP的核心是与网络无关的数据包和地址格式。

ILP对底层的唯一要求是发送值的能力。它不需要任何特殊的事务类型,功能或程序化托管。更快,更便宜的交易改善了用户体验,但即使它们也不是严格要求的。

ILP的最小抽象实现了与所有类型的第1层和第2层网络的互操作性,包括那些不能设计为可互操作的网络。迄今为止,它已被用于连接比特币闪电网络,双边以太坊支付渠道和XRP支付渠道 - 三个截然不同的第2层系统。正在开展工作以连接所有其他类型的第1层和第2层系统(您应该参与其中!)。

有关协议如何工作的完整说明,请参阅Interledger:如何互连所有区块链和价值网络。要查看从ILP中删除的所有功能,以使核心协议和抽象尽可能简单和可互操作,请阅读Simplifying Interledger:可能的协议功能的墓地

第4层和第5层不是本文的重点,但您可以阅读STREAMing Money和Data Over ILP来了解STREAM,这是受QUIC启发的推荐的第4层传输协议**。留意第5层的未来帖子以及基于ILP和STREAM构建的特定于应用程序的协议。

结论:分离可扩展和互通两个特性

扩展和互通是互补的,但它们是基本上不同类型的问题,最好通过单独的协议层解决。Lightning和Plasma等可扩展性解决方案在利用其底层分类账提供的全部功能时效果最佳。相比之下,像Interledger这样的互操作性协议需要最少的抽象,使它们能够在不同类型的底层网络中工作。

分离链路层和互通层的一个微妙好处是因为互联网仍然可以运行。互联网协议是为房间大小的计算机设计的,但仍适用于手机和物联网设备。通过降低底层网络所需的IP功能,它还允许在底层技术方面进行重大改进。如果IP是在开发时基于网络的特定功能或API构建的,那么这是不可能的。

我们还远未结束第1层和第2层区块链或分类帐系统的开发。通过抽象这些与第3层之间的差异,我们可以构建更好的,更加技术无关的用户体验,同时允许未来的发展,使价值互联网更快,更便宜,更高效。


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